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Den Rätseln der Tiefsee auf der Spur

Hydrophone sind akustische Sensoren für den Unterwassereinsatz, die in der Meeresgeologie, zur Erforschung der Meeresbiologie, in der Meeresbodenkartierung, zur Navigation und in den unterschiedlichsten kommerziellen und militärischen Anwendungen sowie zur Durchführung interdisziplinärer Untersuchungen in der Ozeanographie und allgemeinen Meereswissenschaften zum Einsatz kommen. Im Rahmen dieses Projekts wurde ein Streamer- und Positionsbestimmungssystem auf Hydrophonbasis entwickelt, gebaut und zur Erfassung von akustischen Echos vom Meeresboden in der zur Meeresexploration eingesetzt.
Den Rätseln der Tiefsee auf der Spur
Hydrophone können einzeln eingesetzt werden, aber auch in Form von Sensorarrays, zu denen mehreren Dutzend oder gar Hunderte von Hydrophonen gehören können. In Verbindung mit Transducern, von denen jeder sowohl einen Sender als auch einen Schallempfänger enthält, bilden sie ein leistungsfähiges Hilfsmittel bei der Erfassung von Entfernungs- und Richtungsdaten für Kommunikations-, Kartierungs- und Navigationszwecke.

Dieses Projekt zielte hauptsächlich auf die Entwicklung eines Spezialgeräts ab, das in der Lage sein sollte, Schallsignale in Echtzeit zu senden, zu empfangen und zu verarbeiten. Das System beinhaltet neben einem Hydrophon-Streamer verschiedene elektronische Subsysteme wie z.B. Verstärker, Filter und Verarbeitungskanäle, von denen die Signale aufbereitet und digitalisiert werden, bevor sie im Gerät gespeichert werden. Letzteres verfügt außerdem über ein Positionsbestimmungssystem, bei dem Sender auf der Oberseite des geschleppten Unterwassergeräteträgers (Tow-fish) installiert sind, das mit der gesamten zur Verarbeitung der akustischen Positionierungssignale notwendigen Hardware und Software ausgerüstet ist.

Zur Verbesserung der Systemleistung wurden drei Erprobungsreihen durchgeführt. Das System besteht aus einem Array von 49 identischen Hydrophonen mit einem breitbandigen Frequenzgang von 10 Hz bis 40 kHz, einer Empfangsempfindlichkeit von 171 dB und einer maximalen Einsatztiefe von 300 m. Das System wurde in drei Baugruppen mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften bezüglich der räumlichen Abtastung und des Offsetverhaltens unterteilt. Dabei wurden die Vorteile des steuerbaren parametrischen Arrays (Steerable Parametric Array, SPA) genutzt, bei dem es sich um eine Sendeeinheit und ein integriertes System zur Erzeugung von Schallsignalen und zur Aufzeichnung der vom Meeresboden reflektierten Echos handelt. Durch diese Möglichkeit zur gezielten Ausrichtung des SPA konnten die Registriereigenschaften des Systems unabhängig von der Wassertiefe und von den Parametern der akustischen Signale (streifender Winkel, Offsetkonstante) deutlich verbessert werden. Nach akustischen Verfahren wurden Positionsdaten erfasst und mit Computerunterstützung verarbeitet. Zur Erhöhung der Genauigkeit der Positionsbestimmung wurden auch Tiefenmessungen in die Positionsbestimmungs-Software einbezogen.

Die in diesem Projekt gesammelten Erfahrungen können dazu führen, dass diese Technologie von Wissenschaftlern auch bei weiteren Unterwasserexperimenten angewendet werden, was letztlich in einem Überwachungssystem resultieren könnte, das in der Lage ist, einen großen Teil der Weltmeere mit Hilfe akustischer Verfahren zu erkunden. Eine solche akustische Überwachung der Vorgänge unter Wasser ermöglicht die Registrierung einer Vielzahl von Prozessen in der Tiefsee über große Entfernungen hinweg. Als mögliche Studienobjekte bieten sich Schallquellen wie z.B. Erdbebenherde, vulkanische Aktivitäten, Erdrutsche, Laute von Meeressäugetieren und Fischen, Wettereinflüsse, aber auch vom Menschen verursachte Schallsignale an.

Verwandte Informationen

Datensatznummer: 80412 / Zuletzt geändert am: 2005-09-18
Bereich: Umwelt